Unidad dos: Procesos geológicos

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1 Unidad dos: Procesos geológicos En la Tierra se producen numerosos cambios naturales (procesos geológicos), que llevan a la continua transformación de las estructuras y los materiales que la forman. Estos cambios se llevan sucediendo a lo largo de toda la historia del planeta, algunos de forma irreversible, como la organización en capas, otros de forma cíclica, de forma que los mismos procesos, y por causas análogas, se suceden una y otra vez en diferentes puntos (ciclo del agua, ciclo de Wilson ). En todo caso, estos procesos geológicos precisan de una fuente de energía, y se mantendrán mientras exista este aporte. Existen dos fuentes de energía que mantienen los procesos geológicos en la Tierra: la energía procedente del Sol, y la energía interna de la Tierra. La energía procedente de ambas se consume en procesos que interaccionan generando las estructuras y materiales del planeta. La energía procedente del Sol El Sol emite radiación electromagnética que llega hasta la atmósfera de la Tierra. Contiene componentes con diferente longitud de onda, sólo algunas de las cuales son percibidas por nuestra especie radiación visible-. Hay que tener en cuenta, sin embargo, que una parte de las ondas que se mueven en esta capa son de procedencia artificial. La radiación solar incidente contiene emisiones de diferente longitud de onda: radiación de alta frecuencia (rayos gamma, rayos X y rayos ultravioleta), la radiación visible y rayos infrarrojos. Sin embargo no toda esta radiación llega hasta la superficie de la corteza, ya que en gran parte es reflejada o filtrada por la atmósfera: a) La radiación de onda más corta (rayos gamma y rayos X) es absorbida por las capas más altas de la atmósfera (ionosfera). La radiación ultravioleta es en su mayoría absorbida por la capa de ozono, aunque llega en cierta cantidad hasta la superficie. Esta actuación de la atmósfera como filtro de la radiación con mayor energía tiene una gran importancia para la salud, y para la vida, ya que es capaz de modificar la organización de moléculas como el ADN.

2 b) Otra parte significativa es reflejada, bien directamente por la atmósfera (las nubes) bien por la superficie de la hidrosfera o la corteza, y se pierde en el espacio exterior. Por tanto sólo una parte de la energía incidente es absorbida por la corteza o la hidrosfera, calentando ambas capas. Hay que señalar que ambas pierden energía hacia la atmósfera en forma de calor, que debería salir al espacio exterior. El efecto invernadero impide en diferente grado esta pérdida de energía incrementando la temperatura de la atmósfera. Como consecuencia de este flujo de energía se produce: a) El calentamiento de la corteza debido a la absorción de energía. Este calentamiento se traduce en una pérdida de calor hacia la atmósfera, que se une al flujo de calor procedente del interior de la Tierra. b) El calentamiento de la atmósfera, que se produce de forma desigual en diferentes zonas, debido a su posición geográfica, a las estaciones, y a las variaciones entre la noche y el día. El calentamiento desigual en un medio fluido origina movimientos de aire (vientos) y células de convección que dan lugar a borrascas, anticiclones y frentes. En definitiva, a los fenómenos atmosféricos que se desarrollan en la zona baja de la atmósfera, la troposfera, y que se implican en el ciclo del agua junto con fenómenos dependientes de la hidrosfera. c) El calentamiento también desigual de la hidrosfera genera corrientes, de gran importancia para el clima y para el mantenimiento de la vida acuática. Igualmente genera la evaporación del agua líquida, que se incorpora a la atmósfera como vapor de agua.

3 d) La interacción de los anteriores procesos tiene como consecuencia el llamado ciclo del agua. Debido al calentamiento de la hidrosfera por la incidencia de la radiación procedente del Sol se produce la evaporación del agua, incrementando la humedad de la atmósfera (2); este vapor de agua se condensa cuando disminuye la temperatura del aire, formando nubes de agua o nieve (3); como consecuencia, se producen precipitaciones (4); el agua caída sobre la corteza se infiltra, incorporándose al acuífero (5), o discurre sobre la corteza (6), incorporándose antes o después al mar. Procesos geológicos generados por la energía procedente del Sol Se llaman procesos geológicos externos, y se encuentran originados por el movimiento del agua y del viento, que dan lugar a procesos erosivos, de transporte de sedimentos y de posterior sedimentación. Como resultado de los mismos quedan determinadas estructuras sobre la corteza terrestre, y se producen rocas características, las rocas sedimentarias. Las estructuras erosivas son formas sobre la corteza que quedan como resultado del levantamiento de materiales. Las más características son los acantilados en las costas, y los valles (barrancos en Canarias) originados por el agua superficial o por el hielo. Las estructuras sedimentarias, en cambio, se forman por el depósito de los materiales erosionados, transportados y depositados en zonas donde el agente geológico (agua y viento) pierden fuerza. El depósito de materiales en las zonas más bajas de la corteza forma estratos; sin embargo, también existen acumulaciones de materiales, al menos de forma transitoria, en las desembocaduras de determinados ríos (deltas), o en zonas del litoral donde disminuye el movimiento del agua del mar (platas). La energía procedente del interior de la Tierra Origen del calor interno de la Tierra

4 Las capas internas de la Tierra se encuentran más calientes, siendo los materiales del núcleo los que se encuentran a mayor temperatura. El incremento de temperatura en función de la profundidad recibe el nombre de gradiente geotérmico, y su valor es de 30º/ km en la corteza, aunque disminuye hacia el interior de la Tierra. El origen es, fundamentalmente, calor remanente del existente en la Tierra en sus etapas iniciales, y que se derivó de los choques iniciales en la formación del planeta, y de la fricción generada por el movimiento de materiales en el proceso de diferenciación gravitatoria. Sin embargo, la temperatura actual del planeta es mayor a la esperable según este modelo. Esto se debe a: La formación en etapas tempranas de una corteza sólida, que ha actuado, en alguna medida, como aislante, evitando la pérdida de calor. Existencia en la corteza y el manto de minerales radiactivos que al descomponerse incrementan localmente la temperatura. Aunque con una incidencia mucho menor, también contribuyen a mantener el calor terrestre el choque de meteoritos (muy escasos en la actualidad) y las mareas terrestres. Flujo de calor en el interior terrestre El calor fluye en el interior de la Tierra bien por conducción, bien por convección. Además de tener como consecuencia la pérdida de calor terrestre, y por lo tanto el enfriamiento del planeta, ambos procesos generan efectos geológicos: Existen células de convección en el interior del núcleo externo, que intervienen en la generación del campo magnético terrestre. También se generan células de convección en el manto, responsables del movimiento de las placas litosféricas. La pérdida de calor por conducción entre el núcleo externo y el manto genera en la bases de este una capa formada por magmas, llamada capa D, que puede ser el origen de la subida de materiales en forma de plumas hasta la corteza, generando determinados procesos volcánicos.

5 Disipación de la energía interna La energía interna de la Tierra se pierde por conducción a través de la superficie terrestre, pero también se consume en procesos como el levantamiento de cordilleras, sismos y volcanes, es decir, en los procesos geológicos ligados a la tectónica de placas. Procesos geológicos generados por la energía interna de la Tierra Los procesos geológicos vinculados a la energía interna se explican actualmente en el marco de la Tectónica de Placas. Esta teoría parte del supuesto de que la capa rígida que envuelve a la Tierra, la litosfera, formada por la corteza y la parte superior del manto, está fracturada generándose las placas litosféricas. Las zonas donde limitan las placas se llaman bordes de placa. Las placas pueden ser de tres tipos de acuerdo con la corteza que las forma: - Placas oceánicas, formadas exclusivamente por corteza oceánica. - Placas continentales, formadas exclusivamente por corteza continental. - Mixtas, formadas por corteza oceánica y continental. También los bordes de placa pueden ser de tres tipos, dependiendo del movimiento relativo entre ellas: - Bordes divergentes, en los que las placas se alejan por la intrusión de magmas procedentes de la astenosfera. - Bordes convergentes: en los que las placas se acercan, ya que se produce la subducción de una placa bajo la otra. - Bordes neutros: en los que las placas se mueven lateralmente, sin alejarse no acercarse.

6 Los bordes divergentes son bordes constructivos, puesto que se genera nueva corteza oceánica. Se inician con la fractura de una placa continental, en la que se genera un valle tectónico o rift, que culmina con la fractura de la placa en dos nuevas placas. La intrusión paulatina de magmas, que genera la formación de la nueva corteza, tiene como conclusión el alejamiento de las placas, y la formación entre ellas de una zona deprimida que será invadida por el mar. Esta dinámica lleva a la formación del océano. Los procesos geológicos asociados a este borde de placa son, por una parte, sismicidad asociada al movimiento de magmas, y de las propias placas; por otra, magmatismo (en especial, vulcanismo). Los magmas emitidos en estas zonas son magmas profundos, generando fundamentalmente rocas volcánicas. La estructura más evidente es la dorsal oceánica: la cordillera submarina formada por el conjunto de volcanes que se alinean a lo largo de la dorsal. Los bordes divergentes son bordes destructivos, puesto que el proceso de subducción supone la desaparición de corteza, cuyos materiales se funden en el manto. Se inician en zonas donde se incrementa la tensión debida al movimiento de las placas que ocasiona el borde divergente, con frecuencia en el borde de los continentes, que concluye con la fractura en esta zona. La nueva placa oceánica comienza la subducción por debajo de la placa continental, generándose entre las dos placas con depresión o fosa. Los procesos geológicos asociados a este borde de placa son numerosos, generando estructuras complejas y una gran variedad de materiales: - Existen manifestaciones sísmicas a lo largo de todo el plano de Benioff, o plano de subducción de la placa, debido al rozamiento entre los materiales. - Este mismo rozamiento implica el calentamiento de los materiales, y formación de magmas, que dan lugar a procesos magmáticos, con formación de rocas plutónicas, filonianas y volcánicas. - La fosa, si existe un continente próximo que aporte sedimentos, actúa como cuenca sedimentaria, generándose rocas sedimentarias, que pueden sufrir variaciones de presión y temperatura y formar rocas metamórficas.

7 - La aproximación de las placas genera fuerzas de compresión que levantan los materiales depositados en la fosa, formándose arcos de islas y posteriormente cordilleras pericontinentales. - - Cuando en el borde de subducción confluyen dos continentes, el orógeno en formación queda entre ambos, formándose una cordillera intracontinental. En este caso, el borde de subducción se cierra. Las estructuras y materiales descritos pueden observarse actualmente en diferentes zonas de la Tierra. Los procesos que las generan, pues, se están desarrollando en estas zonas, y lo han hecho a la largo de la historia de la Tierra. En su conjunto, se pueden interpretar como procesos cíclicos, se pueden integrar en el llamado ciclo de Wilson.

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